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物理化学练习

物理化学练习一

一、选择题

1.（本题2分）

对于理想气体的内能有下述四种理解

（1）状态一定，内能也一定

（2）对应于某一状态的内能是可以直接测定的

（3）对应于某一状态,内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值

（4）状态改变时，内能一定跟着改变

其中正确的是：

（A）

（1）

（2）（B）（3）（4）

（C）

（2）（4）（D）

（1）（3）

2.（本题2分）

在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开，并接通电源使其工作，过一段时间之后，室内的平均气温将如何变化？

（A）升高（B）降低（C）不变（D）不一定

3.（本题2分）

某绝热封闭体系在接受了环境所做的功之后，其温度：

（A）一定升高（B）一定降低（C）一定不变（D）不一定改变

4.（本题2分）

若某一气体的方程为pVm=RT+p（>0常数），则：

（A）（∂U/∂V）T=0（B）（∂U/∂p）V=0（C）（∂U/∂T）V=0（D）（∂U/∂T）p=0

5.（本题1分）

对于孤立体系中发生的实际过程，下列关系中不正确的是：

（A）W=0（B）Q=0（C）△T=0（D）△H=0

6.（本题2分）

苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，则：

C6H6（l）+（15/2）O2（g）→6CO2（g）+3H2O（g）

（A）△U=0△H<0Q=0

（B）△U=0△H>0W=0

（C）Q=0△U=0△H=0

（D）Q=0△U≠0△H≠0

7.（本题2分）0111

一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时，燃烧等量的燃料，则可逆热机牵引的列车行走的距离：

（A）较长（B）较短（C）一样（D）不一定

8.（本题2分）

按下列路线循环一周，哪种情况的功是大于零的：

9.（本题1分）

“封闭体系恒压过程中体系吸收的热量Qp等于其焓的增量△H”，这种说法：

（A）正确

（B）需增加无非体积功的条件

（C）需加可逆过程的条件

（D）需加可逆过程与无非体积功的条件

10.（本题2分）

理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种？

11.（本题2分）对于一定量的理想气体，下列过程不可能发生的是：

（A）恒温下绝热膨胀

（B）恒压下绝热膨胀

（C）吸热而温度不变

（D）吸热，同时体积又缩小

12.（本题2分）

反应

（1）CaCO3（s）→CaO（s）+CO2（g）;△rHm=179.5kJmol-1

反应

（2）C2H2（g）+H2O（l）→CH3CHO（g）;△rHm=-107.21kJmol-

反应（3）C2H4（g）+H2O（l）→C2H5OH（l）;△rHm=-44.08kJmol-

反应（4）CS2（l）+3O2（g）→CO2+2SO2;△rHm=-897.6kJmol-

其中热效应QpQV的反应是：

（A）

（1）,（4）（B）

（1）,

（2）

（C）

（1）,（3）（D）（4）,（3）

13.（本题2分）

欲测定有机物燃烧热Qp，一般使反应在氧弹中进行，实验测得热效应为QV。

由公式得：

Qp=QV+RT△n=QV+p△V,式中p应为何值？

（A）氧弹中氧气压力

（B）钢瓶中氧气压力

（C）pΘ

（D）实验室大气压力

14.（本题2分）

人在室内休息时，大约每天要吃0.2kg的酐酪（摄取的能量约为4000kJ）。

假定这些能量全部不储存在体内，为了维持体温不变，这些能量全部变为热使汗水蒸发。

已知水的蒸发热为44kJ·mol-1，则每天需喝水：

（A）0.5kg（B）1.0kg

（C）1.6kg（D）3.0kg

15.（本题2分）

生成热取H+的摩尔生成热为零，即△fHm（H+,∞,aq）。

在此规定下，H2的摩尔生成热△fHm（H2,g）为何值？

（A）为零（B）大于零

（C）小于零（D）不定

16.（本题1分）0578

从统计热力学的观点看，对理想气体封闭体系，在体积不变的情况下吸热时体系中粒子：

（A）能级提高，且各能级上的粒子分布数发生变化

（B）能级提高，但各能级上的粒子分布数不变

（C）能级不变，但各能级上的粒子分布数发生变化

（D）能级不变，且各能级上的粒子分布数不变

17.（本题2分）

298时，1mol理想气体的平动能近似为：

（A）600J·mol-1（B）1250J·mol-1（C）2500J·mol-1（D）3719J·mol-1

二、填空题：

（共14分）

1.（本题2分）

热力学封闭体系与环境之间的界面所起的作用为：

（1）.（）；

（2）.（）。

2.（本题5分）

某气体在等温可逆膨胀过程中，服从状态方程pVm=RT+Bp+Cp2其可逆功的表示式为（）

3.（本题2分）

10mol原子理想气体的（∂H/∂T）V=（）J·K-1

4.（本题2分）

在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为（）,焓变化为（）

5.（本题1分）

当一个化学反应的（）等于零时，该反应的热效应就不受温度影响。

6.（本题2分）

从统计热力学观点看，功的微观本质是（），热的微观本质是（）。

三、计算题：

1.（本题10分）

1mol单原子理想气体，始态为P=202650Pa，T=273k，沿可逆途径p/V=（常数）至终态，压力增加一倍，计算V1，V2，T2，△U，△H，Q，W及该气体沿此途径的热容C。

2.（本题2分）

一个绝热圆筒上有一个无摩擦无质量的绝热活塞，其内有理想气体，圆筒内壁绕有电炉丝。

当通电时气体就慢慢膨胀，这是个恒压过程，请分别：

（1）选理想气体为体系

（2）选理想气体和电阻丝为体系

讨论该过程的Q和体系的△H是大与零、等于零、或小于零？

3.（本题5分）

某工程用黄色火药TNT（三硝基甲苯）爆破，所用药柱直径为3cm,高为20cm，质量为200g，药柱紧塞石眼底部，

（1）试估算此药柱在爆破瞬间所产生的最高压力（爆炸所达最高温度为3000℃,设反应为C6H2（NO2）3CH3（s）0.52CO2（g）+4.70CO（g）+0.78H2O（g）+1.72H2（g）+1.78C（s）+1.50N2（g））

（2）如果已知TNT爆炸反应的恒压热效应为rHm（298K）=69.87kJ·mol-1，试估算最高爆炸温度为多少？

4.（本题15分）

1mol单原子分子理想气体。

始态为p1=2pΘ,T1=273K，沿可逆途径p/V=常数至终态p2=4pΘ。

计算此途径的Q，W及气体的摩尔热容Cm。

假定Cm与T无关，CV,m=（3/2）R.

5.（本题5分）

某实际气体状态方程pVm=RT-Vm，为大于零的常数，此气体经绝热向真空膨胀后，气体温度如何变化？

为什么？

6.（本题10分）0367

某气体的状态方程为（p+/V）V=RT，式中为常数。

试求1mol该气体从（p1,V1,T）状态可逆变至（p2,V2,T）状态时的W，Q，△U，△H。

7.（本题10分）0473

用量热计测得乙醇（l），乙胺（l），和乙酸乙脂（l）的标准恒容摩尔燃烧热△CUΘm（298K）分别为：

-1364.27、-871.50、-2251.73kJ·mol-1。

（1）计算在pΘ和298K时，下列酯化反应的△rHΘm（298K）:

C2H5OH（l）+CH3COOH（l）

CH3COOC2H5（l）+H2O（l）

（2）已知CO2（g）H2O（l）的标准摩尔生成焓△fHΘm（298K）分别为-393.51和-285.84kJ·mol-1，求C2H5OH（l）的摩尔标准生成焓。

8、（本题5分）

求乙醇脱水制乙烯反应的△rHΘm（298K）。

已知εC－H=413kJ·mol-1,εC－C=345.6kJ·mol-1,εC－O=357.7kJ·mol-1,εC=C=610.0kJ·mol-1,εO－H=462.8kJ·mol-1

四、问答题:

1.（本题1分）

凡是体系的温度有变化，则体系一定有吸热或放热现象。

凡是温度不变，则体系就没有吸热或放热现象。

两结论对吗？

绝热的封闭体系就是孤立体系吗？

2.（本题2分）

一个爆炸反应体系应看作是绝热体系还是孤立体系？

3.（本题2分）

“煤炭中储存着许多热量”这句话对吗？

说明理由。

4.（本题5分）

由热力学第一定律Q=dU+pdV，并且内能是状态函数，证明热不是状态函数。

（提示：

即证明Q不是全微分）。

5.（本题2分）

（1）体积功的积分表达式应如何准确表达？

（2）什么条件下可写成WV=

6.（本题2分）

焓可以写成温度和压力的函数，即H=H（T，p）。

因此：

dH=（∂H/∂T）pdT+（∂H/∂p）Tdp,在一定外压下，单组分体系有一定沸点，若该条件下液体变为气体，则按上式dT=0，dp=0，所以dH=0，但实际上，液体汽化时须吸收热量，即dH0，为什么会出现这种矛盾的结论？

7.（本题5分）

一个绝热圆筒上有一个理想的（无摩擦无重量的）绝热活塞，其内有理想气体，圆筒内壁绕有电炉丝。

当通电时气体就慢慢膨胀，因为这是个恒压过程，Q=△H，又因为是绝热体系，所以△H=0，这个结论是否正确，为什么？

8.（本题2分）

因为焓是温度和压力的函数：

H=f（T，p），dH=（∂H/∂T）pdT+（∂H/∂p）Tdp。

在相变点，由于dT=0，dp=0，故可逆相变时dH=0。

此结论对否？

说明理由。

9.（本题5分）

lmol单原子理想气体的内能为（3/2）nRT+C（C为常数），请由此导出理想气体的（∂U/∂V）T和（∂H/∂V）T。

10.（本题5分）

证明对理想气体有（∂CV/∂V）T=0；（∂Cp/∂p）T=0

11.（本题5分）

一理想气体经下列不同可逆过程体积增大一倍，

（1）等压过程

（2）等温过程（3）绝热过程。

请说明：

（a）哪一过程的终态温度最高？

（b）哪一过程对外做功最大？

（c）哪一过程吸收热量最多？

12.（本题2分）0293

试从热力学第一定律的原理出发，论证封闭体系不作非体积功的理想气体的恒压绝热过程不可能发生。

13、（本题2分）

某实际气体状态方程为：

pVm=RT+bp（b=26.7cm3·mol-1）

（a）该气体在焦耳实验中温度如何变化？

（b）该气体在焦耳－汤姆逊实验中温度如何变化？

物理化学练习二

一、选择题：

（共30分）选择正确答案，将其标号字母填入空括号内

1.（本题1分）

理想气体恒压膨胀，其熵值如何变化？

（）

（A）不变（B）增大

（C）减小（D）不能确定

2.（本题1分）

在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为：

（）

（A）大于零（B）等于零（C）小于零（D）不能确定

3.（本题2分）

恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于0（）

（A）△U（B）△H（C）△S（D）△G

4.（本题2分）

可以用U—S坐标对气体循环过程作出图解，指出下面哪一图代表理想气体经历如下四步的卡诺循环的U—S图。

（）

（1）等温膨胀

（2）绝热膨胀（3）等温压缩（4）绝热压缩

5.（本题2分）某化学反应在300K、pΘ下进行，放热60kJ·mol-1，若在相同条件下安排成可逆电池进行，吸热6kJ·mol-1

（1）体系的熵变为:

（）

（A）-200J·K-1·mol-1（B）200J·K-1·mol-1（C）-20J·K-1·mol-1（D）20J·K-1·mol-1

（2）当反应进度=1mol时，可能做的最大非膨胀功为：

（A）-54kJ（B）54kJ（C）-66kJ（D）66kJ

6.（本题2分）在300℃时，2mol理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能F的差值为:

（）

（A）G-F=1.247kJ（B）G-F=2.494kJ（C）G-F=4.988kJ（D）G-F=9.977kJ

7.（本题1分）下列函数中为强度性质的是：

（）

（A）S（B）（∂G/∂p）T（C）（∂U/∂V）T（D）CV

8.（本题1分）恒压下纯物质当温度升高时其吉布斯自由能：

（）

（A）上升（B）下降（C）不变（D）无法确定

9.（本题2分）某气体状态方程为p=f（V）T，f（V）仅表示体积的函数，恒温下该气体的熵随体积V的增加而：

（）

（A）增加（B）下降（C）不变（D）难以确定

10.（本题2分）恒压下，无非体积功时，反应A→B温度越高放热越多，则A与B相比，A的（）

（A）（∂S/∂T）p较大（B）（∂H/∂T）p较小（C）△fHΘm较小（D）△fGΘm较大

11.（本题2分）某气体的状态方程为pVm=RT+p，其中为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其内能:

（）

（A）不变（B）增大（C）减少（D）不能确定

12.（本题2分）对物质的量为n的理想气体，（∂T/∂p）S应等于：

（）

（A）V/R（B）V/nR（C）V/CV（D）V/Cp

13.（本题2分）苯的正常沸点为80℃，估计它在沸点左右温度范围内，温度每改变1℃，蒸汽压的变化百分率为：

（）

（A）3﹪（B）13﹪（C）47﹪（D）难以确定

14.（本题1分）298K时，标准压力pΘ下，有两瓶萘的苯溶液，第一瓶为2dm3（溶有0.5mol萘），第二瓶为1dm3（溶有0.25mol萘），若以1，2分别表示两瓶中萘的化学式，则：

（）

（A）1=102（B）1=22（C）1=2（D）1=0.52

15.（本题1分）重结晶制取纯盐的过程中，析出的NaCl固体的化学势与母液中NaCl的化学势比较，高低如何？

（）

（A）高（B）低（C）相等（D）不可比较

16.（本题2分）把下列化学势与偏摩尔量区别开来：

（）

（1）（∂S/∂nB）T,p,nC≠B

（2）（∂H/∂nB）S,p,nC≠B（3）（∂U/∂nB）T,V,nC≠B（4）（∂F/∂nB）T,V,nC≠B

（A）

（1）、（4）偏摩尔量；

（2）、（3）化学势

（B）

（1）偏摩尔量；

（2）化学势；（3）、（4）都不是

（C）

（1）偏摩尔量；

（2）、（4）化学势；（3）都不是

（D）

（2）化学势；（3）、（4）偏摩尔量；

（1）都不是

17.（本题2分）恒温时，B溶解于A中形成溶液，若纯B的摩尔体积大于溶液中B的偏摩尔体积，则增加压力将使B在A中的溶解度如何变化？

（）

（A）增大（B）减小（C）不变（D）不一定

18.（本题2分）等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将（）

（A）增加（B）减小（C）不变（D）不一定

二、填空题：

（共8分）

1.（本题2分）

对一封闭体系，Wf=0时，下列过程中体系的△U、△S、△G何者必为零？

（1）绝热密闭且是刚性的容器中进行的化学反应过程（）

（2）某物质的恒温恒压可逆相变过程（）

（3）某物质经一循环恢复原状态（）

2.（本题2分）公式△S=nRln（V2/V1）+CVln（T2/T1）的适用范围是（）

3.（本题2分）公式△mixS=-RnBlnxB的应用条件是（）

4.（本题2分）由于隔离体系的（）（）不变，故熵判据可以写作（）。

三、计算题：

（共105分）

1.（本题10分）

（1）请写出Gibbs对热力学及化学热力学的八个贡献。

（只写出二个或二个以下都不得分）

（2）将某纯物质的液体用活塞封闭在一个绝热的筒内，其温度为T0，活塞对液体的压力正好是该液体在T0时的蒸汽压P0，假设该液体的物态方程为Vm=VΘm×{1+（T-T0）-K（p-p0）}其中VΘm是液体在T0,p0时的摩尔体积，和K分别是膨胀系数和等温压缩系数，设它们都为常数。

将该液体经绝热可逆过程部分汽化，使液体的温度降到T，此时液体的蒸汽压为p，试证明液体所汽化的摩尔分数为：

x=（m/n）=（T/△vapHm）[Cp,m（l）ln（T0/T）－VΘm（p0－p）]式中的n为汽化前液体物质的量，m是变成蒸汽的量，Cp，m（l）为液体物质的摩尔等压热容，△vapHm是该物质在T时的摩尔汽化焓。

2.（本题10分）

1mol单原子理想气体始态为273K、pΘ，分别经下列可逆变化，其吉布斯自由能的变化值为多少？

（A）恒温下压力加倍（B）恒压下体积加倍（C）恒容下压力加倍。

假定在273K，pΘ下，该气体的摩尔熵为100J·K-1·mol-1。

3.（本题10分）

2mol100℃、101325Pa的液体水向真空蒸发，全部变成为100℃、101325Pa的水蒸气，求水的熵变△vapS，判断过程是否自发。

已知100℃、101325Pa时水的摩尔蒸发热为40.68kJ·mol-1。

水可视为理想气体。

4.（本题10分）

苯的正常沸点为353K，摩尔汽化焓是△vapHm=30.77kJ·mol-1，今在353K，pΘ下，将1mol液态苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。

（1）计算该过程中苯吸收的热量Q和作的功W

（2）求苯的摩尔汽化自由能△vapGm和摩尔汽化熵△vapSm

（3）求环境的熵变

（4）使用哪种判据，可以判别上述过程可逆与否？

并判别之。

5.（本题10分）1mol单原子理想气经过一个绝热不可逆过程到达终态，该终态的温度为273K，压力为pΘ，熵值为SΘm（273K）=188.3JK-1mol-1。

已知该过程的△Sm=20.92J·K-1·mol-1，W=1255J。

（1）求始态的p1，V1，T1

（2）求气体的△U，△H，△G。

6.（本题10分）已知恒压下，某化学反应的△rHm与T无关。

试证明该反应的△rSm亦与T无关。

7.（本题10分）一导热良好的固定隔板将一带无摩擦绝热活塞的绝热汽缸分为左右两室，左室中充入1molA，右室中充入2molB，A和B均为理想气体（其始态如下图所示）。

若将绝热活塞右端的销钉拔掉，求达到平衡时体系的熵值△S。

nA=1mol

T1=300K

pA=101325Pa

VA

nB=2mol

T1=300K

pB=2101325Pa

VB

p外=101325Pa

已知A和B的摩尔热容分别为Cv，m，（A）=1.5R，Cv，m（B）=2.5R，p外=101325Pa

8.（本题10分）已知-5℃固苯的饱和蒸汽压为0.0225pΘ,在-5℃、pΘ下，1mol过冷液态苯凝固时△slS=-35.46J·K-1,放热9860J。

求：

-5℃时液态苯的饱和蒸汽压，设苯蒸气为理想气体。

9.（本题5分）大气的温度与压力均随高度的增加而降低。

压力P随高度h的变化率由下式表示：

dp/dh=－ρg式中的ρ为空气密度，g为重力加速度。

大气的温度随压力的变化可近似按绝热可逆过程来处理，试求出大气温度T随高度h的变化率dT/dh的数值。

假设空气为双原子分子的理想气体，其中Cv，m=（5/2）R，M=29×10-3kg·mol-1，而g=9.81m·s-2。

10.（本题10分）苯在正常沸点353K下的△vapHΘm=30.77kJ·mol-1，今将353K及pΘ下的1molC6H6（l）向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。

（1）求算在此过程中苯吸收的热量Q与做的功W。

（2）求苯的摩尔蒸发熵△vapSΘm及摩尔蒸发吉布斯自由能△vapGΘm。

（3）求环境的熵变△S环。

（4）应用有关原理判断上述过程是否为不可逆过程？

（5）298K时苯的蒸汽压为多大？

11.（本题10分）1256

通过下列具体例子讨论偏摩尔量的测定方法，同时扼要叙截距法的要点。

在298K，pΘ下，将物质的量为n2的NaCl溶于1000cm3水中，所形成溶液的体积为V，V与n2的关系式由实验确定为：

V/cm3=1001.38+16.6258（n2/mol）+1.7738（n2/mol）3/2+0.1194（n2/mol）2，请讨论求V1,m和V2,m的方法。

四、问答题：

（共30分）

1.（本题5分）

温度升高对物质的下列各量有何影响（增大、减小或不变），并简证之（或简单解释之）。

（1）恒压下物质的焓

（2）恒容下物质的内能

（3）恒压下物质的熵

（4）恒容下物质的赫姆霍兹自由能

（5）恒压下物质的吉布斯自由能

2.（本题5分）请证明：

（∂p/∂V）S=（∂p/∂V）T（∂S/∂T）p（∂T/∂S）V

3.（本题5分）对不做非体积功的封闭均相体系，证明：

（∂p/∂V）S=（∂p/∂V）T（=Cp/CV）

4.（本题5分）证明范德华气体绝热向真空膨胀后，气体的温度降低。

5.（本题10分）1185

已知苯乙烯的正常沸点为418K，摩尔蒸发焓为△vapHm=40.31kJ·mol-1。

（1）若采用减压蒸馏精制苯乙烯，当蒸馏温度控为323K时蒸馏设备压力为多少？

（2）在418K，使饱和苯乙烯整气绝热可逆膨胀，温度降低，问苯乙烯蒸气是否会凝结？

假设蒸气可视为理想气体，且Cp，m=215J·K-1·mol-1（须说明理由）

物理化学练习三

一、选择题：

共25分

1.（本题1分）在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水（A）和纯水（B）。

经历若干时间后，两杯液面的高度将是：

（A）A杯高于B杯（B）A杯等于B杯（C）A杯低于B杯（D）视温度而定

2.（本题2分）

（1）溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和

（2）对于纯组分，则化学势等于其Gibbs自由能

（3）理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从Henry定律

（4）理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从Raoult定律。

上述诸说法正确的是：

（A）

（1）

（2）（B）

（2）（3）（C）

（2）（4）（D）（3）（4）

3.（本题2分）盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是什么？

（A）天气太热（B）很少下雨

（C）肥料不足（D）水分从植物向土壤倒流

4.（本题2分）自然界中，有的高大树种可以长到100m以上。

能够提供营养及水位到树冠的主要动力是什么？

（A）因外界大气压引起的树干内导管的空吸作用

（B）树干中微导管的毛细作用

（C）树内体液含盐浓度高，渗透压大

（D）营养和水分自雨水直接落到树冠上

5.（本题2分）液体B比液体A易于挥发，在一定温度下向纯A液体中加入少量纯B液体形成稀溶液，下列几种说法中正确的是：

（A）该溶液的饱和蒸汽压必高于纯液体A的饱和蒸汽压

（B）该液体的沸点必低于同样压力下纯液体A的沸点

（C）该液体的凝固点必低于同样压力下纯液体A的凝固点（溶液凝固时析出纯固体A）

（D）该溶液的渗透压为负值

6.（本题2分）在300K时液体A和B部分互溶形成α和β两个平衡相，在α相，A的摩尔分数为0.85，纯液体A的饱和蒸汽压是22kPa，在β相中，B的摩尔分数为0.89，将两层液相视为稀溶液，则A的亨利常数为：

（A）25.88kPa（B）200kPa（C）170kPa（D）721.2kPa

7.（本题2分）将固体NH4HCO3（s）放入真空容器中，恒温到400K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡：

NH4HCO3（s）=NH3（g）+H2O（g）+CO2（g），体系的组分数C和自由度数f为

（A）C=2，f=1（B）C=2，f=2（C）C=1，f*=0（D）C=3，f=2

8.（本题2分）CuSO4与水可生成CuSO4·H2O，CuSO4·3H2O，CuSO4·5H2O三种水合物，则在一定压力下和CuSO4水溶液及冰共存的含水